间充质干细胞的三维动态诱导培养方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及细胞工程技术领域，特别涉及一种间充质干细胞的三维动态诱导培养 方法。
【背景技术】
[0002] 关节软骨组织缺损在当代是一种常见的疾病，由肿瘤引起的损伤、由年龄引起的 病变，各种各样的遗传疾病和软骨组织异常生长以及外伤都能造成关节软骨的损伤和缺 失。关节软骨自我修复能力较低，主要有两个方面的原因：一是软骨细胞属于终末分化细 胞，代谢活性低，自我增殖能力差；二是软骨组织没有血管和神经。临床上最常应用的是一 种所谓的微骨折的手术治疗方法，该方法是将一根细针穿透受损软骨组织直达骨髓，诱使 骨髓细胞（含间充质干细胞）随着血液流到破损之处，而后经过原位诱导间充质干细胞形 成软骨细胞。但此修复方法最终形成的是一种纤维软骨，与正常的透明软骨组织比较，纤维 软骨含有的II型胶原与软骨聚集蛋白聚糖的含量较低，不能完全替代正常的软骨功能，长 期的治疗效果不理想。
[0003]当传统方法不能有效解决关节软骨缺损疾病时，并且随着生物技术的发展，软骨 组织工程有希望能够解决软骨组织再生的难题。在软骨组织工程中，软骨细胞有两大缺陷， 首先是细胞来源受到限制，其次是软骨细胞在体外培养时会发生去分化的显像，丧失软骨 细胞表型以及分泌特定的胞外基质的能力。三维支架材料可以有效地维持软骨细胞形态， 但软骨细胞在支架材料上的增殖速率相对于平面培养仍然较低，难以获得足够量的细胞。
[0004] 而间充质干细胞是一种具有多向分化潜能的细胞，它能够定向诱导为胰岛样细 胞、软骨细胞等多种细胞。且间充质细胞存在于人体多种组织中，尤其是脐带、胎盘、骨髓、 脂肪组织来源的间充质干细胞，具有来源广泛、易于采集、无伦理问题等优势，可规模化诱 导分化为软骨细胞，为临床治疗关节软骨损伤提供新的技术方案。但目前多采用静态诱导 间充质干细胞转化为软骨细胞，这种诱导方式不仅诱导周期长，诱导转化率低，而且细胞活 性较低，软骨细胞较少。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术中静态诱导间充质干细胞转化为软 骨细胞的方式存在诱导周期长，诱导率低，细胞活性差，获得的软骨细胞数量少等缺陷，提 供一种能够提高间充质干细胞的诱导转化率，增强细胞活性的间充质干细胞的三维动态诱 导培养方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种间充质干细胞的三维动态 诱导培养方法，包括以下步骤：
[0007] 获取间充质干细胞；
[0008] 将间充质干细胞与含有磁性氧化物颗粒的可溶性的海藻酸盐混合后，再与除镁离 子以外的二价金属离子盐溶液混合至形成凝胶球；
[0009] 将所述凝胶球置于磁场中，并用诱导剂对所述凝胶球内的间充质干细胞进行动态 诱导培养；
[0010] 其中，磁性氧化物颗粒的直径为l-100nm。
[0011] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述凝胶球的形成过 程为：将所述间充质干细胞与含有磁性氧化物颗粒的可溶性的海藻酸盐混合后匀速加入除 镁离子以外的二价金属离子盐溶液中。
[0012] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述磁性氧化物为 Fe30 4或 Co 304〇
[0013] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述磁性氧化物颗粒 为Fe30 4颗粒，且所述海藻酸盐中，Fe 304的浓度为2-10mg/ml。
[0014] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述海藻酸盐为海藻 酸钙或海藻酸钠。
[0015] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述海藻酸盐为海藻 酸钠，且与所述间充质干细胞混合后，海藻酸钠的浓度为2% -10% W/V。
[0016] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述二价金属离子盐 溶液为氯化妈溶液，且氯化妈的浓度为1% -5 % W/V。
[0017] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述凝胶球置于磁场 之前，还包括采用培养基清洗所述凝胶球的步骤。
[0018] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述磁场的最大磁能 积为 35MG0e。
[0019] 在本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法中，所述诱导剂包括 5_15ng/ml 的 TGF-0、7_10mmol/l 地塞米松、50-100ug/ml 抗坏血酸、5_15mmol/l 甘油磷酸 钠和 50_150ng/ml 的 ITS+Premix〇
[0020] 实施本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法，可以达到以下有益效 果：通过海藻酸胶体将磁性氧化物与间充质干细胞包裹在一起，并通过外加磁场迫使间充 质干细胞随磁性氧化物一起运动；海藻酸胶体为间充质干细胞提供一个三维生长空间，结 合磁性运动，为间充质干细胞提供一个模拟体内动态的生长微环境，扩大了间充质干细胞 的生长空间，以及与培养液及细胞间的物质信号交流，促进间充质干细胞的生长分化，提高 转化率，增强细胞活性；同时，也可缩短间充质干细胞的诱导培养过程。
【附图说明】
[0021] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0022] 图1为本发明提供的检测实验三中，根据Chs标准样品工作液的浓度及其0D值所 制作的标准曲线图。
【具体实施方式】
[0023] 为解决现有技术中静态诱导培养间充质干细胞转化为软骨细胞的方式存在诱导 周期长，转化率低，细胞活性差，软骨细胞数量较少等缺陷，本发明的创新点在于提供一种 间充质干细胞转化成软骨细胞的三维动态培养方法，通过利用海藻酸凝胶的三维结构将磁 性氧化物和间充质干细胞包裹其中，并在外加磁场的作用下运动，以模拟细胞在体内的动 态生存环境，并且为间充质干细胞提供充足的生长空间，增加间充质干细胞与培养液的接 触面积，从而实现了提高间充质干细胞的转化率，增强细胞活性，增加软骨细胞的数量，并 缩短诱导周期。
[0024] 本发明提供的间充质干细胞的三维动态诱导培养方法，包括以下步骤：
[0025] -、获取间充质干细胞；
[0026] 二、将间充质干细胞与含有磁性氧化物颗粒的可溶性的海藻酸盐混合后，加入除 镁离子以外的二价金属离子盐溶液中，至形成凝胶球；
[0027] 三、将凝胶球内的间充质干细胞置于磁场中，并采用诱导剂进行动态诱导培养。
[0028] 步骤一中，间充质干细胞可来源于脐带、胎盘、骨髓等，优选地，从骨髓中获取间充 质干细胞。优选地，间充质干细胞的密度为5-15 X 106个/ml。
[0029] 步骤二中，海藻酸盐高分子在除镁以外的二价金属离子的作用下交联而失去了流 变性后，水分子的流动受到了抑制，进而产生了含水量极高且具有通孔的凝胶体，并且海藻 酸盐的凝胶体不是热可逆的，具有很好的稳定性及生物相容性，因此，能够为间充质干细胞 提供稳定的三维生长空间，模拟细胞在体内的生长环境，扩大了间充质干细胞的生长空间， 并且增大了间充质干细胞与培养液的接触面积，有利于细胞的贴附、生长和分化。
[0030] 其中，单价阳离子和Mg2+与海藻酸盐不能形成凝胶，而Ba 2+和Sr2+所形成的凝胶比 Ca2+形成的凝胶性能更强。其他多价阳离子，如Pb2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Zn2+和Mn2+等也 可以形成海藻酸钠交联凝胶，但因具有毒性其应用受